位于巴彦淖尔市和阿拉善盟境内。北靠狼山余脉，东北与河套平原相邻，东近黄河，南至贺兰山北麓，西抵吉兰泰盐池。主要分布在阿拉善左旗和磴口县境内。

“乌兰布和”系蒙古语，“乌兰”意为“红色”，“布和”意为“种公牛”，合意为“红色的种公牛”。总面积约1万平方公里。沙漠中流动沙丘占39%，半固定沙丘占31%，固定沙丘占30%。流动沙丘主要分布在沙漠的东南部，其南缘有复合型沙丘链，高5080米。历史上的乌兰布和沙漠地区，原是一个植被茂密，水草丰美到处郁郁葱葱的好地方。汉武帝时曾设五原郡、朔方郡，屯兵守卫。由于过度樵采垦草，乱砍滥伐，使大面积的自然植被破坏，被风沙掩盖大面积沃土，并不断向东侵，吞噬村落、良田。历史地理学家侯仁之教授在实地考察中证实了乌兰布和沙漠北部三座古城的废墟，就是汉代的窳浑城（保尔浩特土城）、三封城（麻弥图庙土城）、临戍城（布隆淖附近土城）。